CLIPS v6.1 Resumen - OCW

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CLIPS v6.1
Resumen
Raquel Fuentetaja Pizán
raquel.fuentetaja@uc3m.es
Susana Fernández Arregui
susana.fernandez@uc3m.es
Universidad Carlos III de Madrid
Departamento de Informática
http://galahad.plg.inf.uc3m.es/∼docweb/
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CLIPS v6.1
Resumen
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5.
Introducción
Hechos
Reglas
Funciones
Marcos
Introducción
Clips
• CLIPS: C Language Integrated Production System
• Programado en C
• Comunicación con otros lenguajes: C y Ada
• Similitudes con LISP y C
• Desarrollado por Software Technology Branch (STB) NASA desde 1986
• Combina elementos de los paradigmas de lenguajes declarativos,
funcionales y orientados a objetos
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Introducción
Intérprete de comandos
• $ clips
• $ clips -f nombrefichero, nombrefichero fichero con comandos CLIPS
• Recomendación: Utilizar emacs o xemacs, hacer dos buffers en uno tener
el fichero .clp y en el otro abrir un shell con clips
• Cuando aparece el prompt CLIP S > introducir comandos para evaluar
• Distingue entre mayúsculas y minúsculas
• Clips tiene muchos comandos implementados: (load nombrefichero),
(reset), (run), (clear) . . .
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Introducción
Expresiones
• La sintaxis de las expresiones es prefija
• Una expresión es una serie de campos delimitados por paréntesis
• Ejemplo: (+ 1 (* 2 3))
• En modo interactivo CLIPS evalúa las expresiones:
CLIP S > (+ 1 2 (* 3 4 ))
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CLIP S >
• Algunas funciones y operadores matemáticos disponibles:
+ - / * mod div sqrt round integer
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Introducción
Tipos de datos
• NUMBER
- INTEGER
- FLOAT
• STRING. Ejemplo: ”Esto es un string”
- Para incluir comillas en una cadena hay que usar \”
- Para incluir \ en una cadena hay que usar \\
• SYMBOL. Ejemplo: luis, luis-gil,
• EXTERNAL-ADDRESS
• FACT-ADDRESS
• INSTANCE-NAME
• INSTANCE-ADDRESS
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CLIPS v6.1
Resumen
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Introducción
Hechos
Reglas
Funciones
Marcos
Hechos
Facts
• Elementos básicos de conocimiento
• Pueden tener un campo o varios. El primer campo suele representar una
relación entre los restantes:
(hola)
(alumnos Juan Pedro Luis)
(edad 14)
(color silla verde)
• Campos sin valor: nil. Ej. (color silla nil)
• Ordenados y no ordenados (plantillas o templates)
• A cada hecho CLIPS asigna automáticamente un identificador único
(fact-index). Por ejemplo f-10
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Hechos
Comandos sobre hechos
• (facts) : Para ver el contenido de la base de hechos (fact-list)
• (assert hecho) : Para añadir hechos a la base de hechos
• (retract indice-hecho) : Para eliminar hechos de la base de hechos
• (reset) : Elimina todos los hechos de la memoria de trabajo, elimina las
activaciones de la agenda y restaura las condiciones iniciales:
- Añade initial-fact e initial-object
- Añade los hechos y ejemplares iniciales, definidos con deffacts y
definstances
- Añade las variables globales con su valor inicial
• (clear) : Elimina todos los hechos y construcciones de la memoria de
trabajo
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Hechos
Hechos iniciales
• deffacts: Para definir los hechos iniciales
Los hechos iniciales se añaden a la base al hacer (reset)
- CLIP S > (deffacts padres ”padres iniciales”
(padre-de Luis Antonio)
(padre-de Luis Maria)
(padre-de Antonio Juan))
- CLIP S > (reset)
- CLIP S > (facts)
f-0 (initial-fact)
f-1 (padre-de Luis Antonio)
f-2 (padre-de Luis Maria)
f-3 (padre-de Antonio Juan)
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Hechos
Plantillas o templates
• Permiten asignar un nombre a cada campo. El orden de los slots no
tiene importancia
• Se declaran con deftemplate
(deftemplate <nombre-plantilla> [<comentario>]
<descripcion-de-slot1>
...
<descripcion-de-slotN>)
• Los slots se definen por un nombre y sus atributos (facetas).
Por defecto CLIPS les asigna un valor.
(deftemplate robot
(slot bandeja
(type SYMBOL)
(allowed-values LLENA VACIA)
(default VACIA))
)
• Pueden almacenar un único valor slot o varios multislot
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Hechos
Atributos o facetas
• Los atributos de un slot pueden ser de dos tipos
- De restricción
? type tipo : determina el tipo de datos del slot
? allowed-values valores: limita al conjunto de valores los que se
pueden asignar
? range rango : limita los valores posibles al rango indicado
- De valor
? default valor: valor por omisión al slot
? Se puede forzar al usuario a que indique un valor (?NONE)
? Se puede indicar que sea CLIPS quien determine el valor por omisión
de un slot en función de las restricciones aplicadas siguiendo una
serie de reglas con el atributo ?DERIVE
• Además de assert y retract se pueden modificar con modify
(modify direccion-hecho (nombre-atributo nuevo-valor)* )
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Hechos
Ejemplo
(deftemplate fichado
(slot nombre
(type STRING)
(default ?NONE))
(slot edad
(type INTEGER)
(range 1 100)
(default ?NONE))
(slot condicion
(type SYMBOL)
(allowed-values inocente sospechoso imputado condenado antecedentes)
(default inocente))
(slot clase
(type SYMBOL)
(allowed-values media baja alta)
(default ?DERIVE)) )
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Hechos
Ejemplo
• Insertar hechos diferentes de tipo fichado:
(assert (fichado
(assert (fichado
(assert (fichado
(assert (fichado
FALSE
(nombre
(nombre
(nombre
(nombre
“Carlos”) (edad 28) (condicion sospechoso)))
“Pepe”) (edad 18) (clase alta)))
“Juan”)))
“Juan”)))
• CLIPS>(facts)
f-0 (initial-fact)
f-1 (fichado (nombre “Carlos”) (edad 28) (condicion sospechoso) (clase media))
f-2 (fichado (nombre “Pepe”) (edad 18) (condicion inocente) (clase alta))
f-3 (fichado (nombre “Juan”) (edad 1) (condicion inocente) (clase media))
For a total of 4 facts
• CLIPS>(assert (fichado))
[TMPLTRHS1] Slot nombre requires a value because of its (default ?NONE) attribute.
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Introducción
Hechos
Reglas
Funciones
Marcos
Reglas
Sintaxis
• (defrule <nombre-regla> [<documentacion-opcional>]
[(declare (salience <numero>))]
<premisa-o-elemento-de-condicion>*
⇒
<accion>*
• Ejemplo: (defrule ascendencia ”detecta los antepasados obvios”
(padre-de Luis Pedro)
⇒
(assert (antepasado-de Luis Pedro)))
• Si no hay elementos de condición se usa initial-fact:
(defrule regla-inicial
⇒
(assert (antepasado-de Luis Pedro)))
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Reglas
Variables
• El uso de variables ?<nombre-variable>, ?$<nombre-variable> hace las
reglas más generales
(defrule ascendencia ”detecta los antepasados obvios”
(declare (salience 2))
(padre-de ?x ?y)
⇒
(assert (antepasado-de ?x ?y))
)
(defrule genera-escenas
(declare (salience 20))
(lista $?l)
⇒
(assert (un-hecho-de-la-lista (nth$ 1 $?l)))
)
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Reglas
Elementos de condición (LHS)
• Patrones: Consulta a la fact-list preguntando por la existencia de hechos
determinados
(dato 1 azul rojo)
(persona (nombre ?N) (amigos $?A) (edad 30))
• Direcciones de hechos: Almacenar direcciones de hechos en variables
?P←(persona (nombre ?N) (amigos $?A) (edad 30))
• Test: Comprobar el cumplimiento de alguna condición
(test (>= (abs (- ?y ?x)) 3))
• Not: Preguntar por la NO existencia de determinados hechos en la
fact-list
(not (dato rojo ?x ?x))
Reglas
Acciones o efectos (RHS)
• assert: Para incorporar un hecho en la fact-list
(assert dato 1 azul rojo))
• retract: Para eliminar un hecho de la fact-list
(defrule eliminar-estado-valvula
?f1 ←(estado (valvula ?X))
⇒
(retract ?f1) )
• modify: Para modificar un hecho de la fact-list. Equivalente a hacer un
retract y un assert. Sólo para plantillas
(defrule cambiar-estado-valvula
?f1 ← (estado (valvula abierta))
⇒
(modify ?f1 (valvula cerrada)))
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Reglas
Acciones
• Parada: Para parar la ejecución del sistema: (halt)
• bind: Asignación de valor a variables (bind ?X (* ?Y 2))
• Funciones de entrada/salida: open, close, printout, read, readline
• Otras funciones
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Reglas
Comandos para reglas
• Al definir reglas ya existentes, la primera regla se borra
• (list-defrules): Para ver las reglas definidas
• (ppdefrule <nombre-de-regla>): Para ver la definición de una regla
• (undefrule <nombre-de-regla>): Para eliminar una regla
• (undefrule *): Para eliminar todas las reglas
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Reglas
Ejecución de reglas
• Las activaciones de reglas se mantienen en la agenda
• La colocación de una regla en la agenda se realiza según su prioridad y
la estrategia de resolución de conflictos definida
• (agenda): Para ver el contenido de la agenda
• (run): Para ejecutar las reglas seguidas
• (run <veces>): Para ejecutar <veces> reglas
• (matches <nombre-regla>): Para ver que hechos se equiparan con los
patrones de una regla
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Reglas
Depuración de programas
• (watch <item>) : Observación de la evolución de los componentes del
sistema
all compilations statistic messages deffunctions rules facts
activations
• (unwatch <item>): Para desactivar el modo de observación
• (dribble-on/off <nombre-fichero>): Para grabar en un fichero la
evolución del diálogo usuario-CLIPS
• set-break y remove-break: Para poner y quitar un breakpoint en la regla
que se les pasa como argumento
• (run <numero-de-reglas-a-disparar>): Ejecutar paso a paso
• (matches <nombre-regla>): Para ver que hechos se equiparan con los
patrones de una regla
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Reglas
Estrategias de resolución de conflictos
• Se seleccionan con el comando: (set-strategy <estrategia>)
• depth: (Profundidad). Las nuevas activaciones se sitúan por encima de
las de igual prioridad. Es la estrategia por omisión
• breadth: (Amplitud). Las nuevas activaciones se sitúan por debajo de
las de igual prioridad
• simplicity: Las nuevas activaciones se sitúan por encima de las
activaciones con igual o mayor especificidad
• complexity: Las nuevas activaciones se sitúan por encima de las
activaciones con igual o menor especificidad
• random: Aleatoria. A cada activación se le asigna un número aleatorio
para determinar su orden en la agenda.
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5.
Introducción
Hechos
Reglas
Funciones
Marcos
Funciones
Funciones de Entrada/Salida
• Abrir un fichero: open
(open nombre-fichero nombre-canal-asignado modo-acceso)
• Cerrar un fichero: close
(close nombre-canal)
• Modos de acceso:
”r” sólo lectura
”w” sólo escritura
”r+” lectura y escritura
”a” escritura al final de fichero (append)
• Canales predefinidos: stdin, stdount, werror
• Leer de un canal: read. Devuelve el primer sı́mbolo que encuentre
(read <nombre-canal>)
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Funciones
Escritura
• Por pantalla: (printout t “texto literal” ?v1 “ más texto” ?v2 crlf)
• En fichero:
(defglobal ?*file* = “ “ )
(defrule estado-inicial
(declare (salience 3000))
⇒
(unwatch all)
(set-strategy random)
(open “cuento.txt” ?*file* “a”)
(printout ?*file* “EMPIEZA EL CUENTO” crlf))
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Funciones
Funciones de comparación y lógicas
• Las siguientes funciones comparan sus argumentos y devuelven un valor
lógico TRUE o FALSE
? eq TRUE si los valores de las expresiones argumento son iguales en
valor y tipo
? neq TRUE si alguno de los valores de las expresiones argumento es
distinto
• Las funciones =, <>, <, >, <=, >= presuponen argumentos numéricos
• Las funciones lógicas usan argumentos lógicos y devuelven un valor
lógico
? and TRUE si todos los valores de las expresiones argumento son
TRUE
? or TRUE si alguno de los valores de las expresiones argumento es
TRUE
? not TRUE si el valor de la expresión argumento es TRUE
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Hechos
Reglas
Funciones
Marcos
Marcos
Definición
• Se declaran con defclass:
(defclass <nombre-plantilla> (is-a <clase-padre>)
<propiedades de la clase>
<descripcion-de-slot1>
...
<descripcion-de-slotN>)
• Slot igual que en las plantillas. Algunos atributos propios
? (create-accesor read-write). Para poder modificarlo
? (source composite). Hereda todas las facetas del mismo slot que el
padre. Redefinir slots
• Propiedades de la clase: (role abstract/concrete),
(pattern-match non-reactive/reactive)
• CLIPS tiene 17 clases definidas. Todas abstractas (no se pueden crear
instancias directas) menos INITIAL-OBJECT
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Marcos
Ejemplo1
;; Definicion de la clases SECUENCIA
(defclass SECUENCIA (is-a INITIAL-OBJECT)
(slot id
(type INTEGER)
(create-accessor read-write))
(slot gliterario
(type SYMBOL)
(default CUENTO)
(create-accessor read-write))
(multislot lista
(type SYMBOL)
(create-accessor read-write)))
(definstances secuencias
([sec1] of SECUENCIA (id 1) (gliterario cuento)
(lista INTRODUCCION PROBLEMA MANDATO ALEJAMIENTO)))
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Marcos
Ejemplo2
;; Definición de la clase abstracta (no se pueden generar instancias de ella) ESCENA
(defclass ESCENA (is-a INITIAL-OBJECT)
(role abstract)
(pattern-match non-reactive)
(slot orden
(create-accessor read-write)
(range 1 10)
(type INTEGER)))
;; Definición de las claeses hijas de ESCENA
(defclass INTRODUCCION (is-a ESCENA)
(role concrete)
(pattern-match reactive)
(slot primitiva
(create-accessor read-write)
(type SYMBOL))
(slot orden
(source-composite)
(default 8)))
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Marcos
Comandos
• make-instance: añade una instancia a la base de hechos
(make-instance of INTRODUCCION (primitiva ESTAR))
• unmake-instance: quita la instancia de la base de hechos
(unmake-instance ?ins)
• modify-instance: borra y crea instancias de la base de hechos
(modify-instance ?ins (orden 7))
• instances: muestra las instancias de la base de hechos
[gen1] of INTRODUCCION
• (send [gen1] print): para ver valor de los slots
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Marcos
Reglas
(defrule genera-escenas
?control ← (control (paso 1) (secuencia ?id)
(total-escenas ?tot&∼0)
(escena ?es&:(<= ?es ?tot)))
?secuencia ← (object (is-a SECUENCIA) (lista $?lista) (id ?id))
⇒
(bind ?clase (nth$ ?es $?lista))
(printout t ”Escena ”?es çlase, ”?clase crlf)
(make-instance of ?clase (orden ?es))
(modify-instance ?secuencia (id 0))
(unmake-instance ?secuencia)
(modify ?control (escena (+ 1 ?es))))
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